Тема «Природные каменные материалы»

1.Какие породообразующие материалы земной коры наиболее распространены?

Породообразующие минералы — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород. Среди большого разнообразия природных минералов только небольшая их часть участвует в образовании горных пород. К числу этих минералов, называемых породообразующими, относятся кварц, полевые шпаты, слюды, карбонаты, сульфаты и железисто-магнезиальные минералы.

Распространенность породообразующих минералов в земной коре выражается следующим образом.

• полевых шпатов - 57,9%.

• роговой обманки, авгита, оливина, змеевика - 16.8%.

• кварца -12.6%:

• слюды - 3,6%,

• кальцита-1.5%;

• каолинита и других глинистых минералов - 1,1%;

• на все другие минералы приходится всего 6,5%

Одним из распространенных минералов в земной коре кварц12.6. Кварц - кристаллическая двуокись кремния, кремнезем SiO₂, Кварц входит в состав таких горных пород, как граниты, гнейсы, пески, кварцевые песчаники, кварцита и др. Спайность у кварца отсутствует, излом его раковистый, он имеет жирный блеск; с щелочи при обычной температуре не соединяется и под действием кислот «кроме плавиковой) не разрушается. Удельный вес кварца 2,65, твердость 7 по шкале твердости. Кварц имеет высокую прочность при сжатии (около 20 000 кГ/см2) и хорошо сопротивляется действию истирания.

При нагревании до температуры 575° С кварц из (β-модификации переходит в α- модификацию (высокотемпературную), скачкообразно увеличиваясь в объеме примерно на 1,5%. При температуре 870° С он начинает переходить в тридимит (удельный вес 2,26), значительно увеличиваясь в объеме/ (минерал тридимит кристаллизуется в виде тонких; шестигранных пластинок). При температуре 1710° С кварц переходит в жидкое состояние. При быстром остывании расплавленной массы (расплава) образуется кварцевое стекло — аморфный кремнезем с удельным весом 2,3.

2.По какому признаку сделана классификация горных пород?

Изучением состава, происхождения и физических свойств горных пород занимается наука петрография. Согласно ее данным, по своему происхождению все породы делятся на три основные группы:

I. Изверженные (магматические) — первичные:

А. Глубинные (интрузивные) — граниты, сиениты, диориты, габбро и др.

Б. Излившиеся (эффузивные)— диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы и др.

II. Осадочные — вторичные:

А. Механические, обломочные отложения: 1)рыхлые — валуны, щебень, гравий, песок; 2) сцементированные — песчаники, конгломераты, брекчии.

Б. Органогенные и химические образования —различные известняки, доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит.

III.  Метаморфические   (видоизмененные)—гнейс,   мраморы, кварциты.

3. Какими структурами и свойствами обладают горные породы?

Условия образования горных пород обусловливают их строение и свойства Структура - это внутреннее, по всей толще, строение горной породы.

Различают следующие виды структур:

• кристаллическую (зернисто-кристаллическую). которая, в свою очередь, в зависимости от размера зерен (минералов) может быть грубозернистой, крупнозернистой, среднезернистой и мелко­зернистой: кроме того, различают равномернозернистые и неравномернозернистые кристаллической струк­турой обладают глубинные магматические горные породы, химиче­ские осадочные, некоторые метаморфические;

• скрытокристаллическую. в которой имеются лишь зачатки кристаллов, не различимых невооруженным глазом, скрытокристаллической структурой обладают излившиеся магматические по­роды (базальты);

• стекловатую, аморфную, не имеющую кристаллических об­разований, стекловатой структурой обладают излившиеся магмати­ческие породы (андезиты).

• порфировую, характеризующуюся наличием хорошо обра­зованных кристаллов погруженных в стекловидную основную массу породы;

• землистую, образованную из мельчайших обломков раковин и скелетов микроорганизмов(мел)

• пористую, ячеистую (пемза, туф)

• ракушечную (известняк-ракушечник)

Свойства минералов

Плотность (истинная)- зависит от химического состава. атомной массы элементов, их ионных радиусов и валентности структуры Наибольшее распространение имеют минералы с плотностью от 2 до 4 г/См³ Однако встречаются минералы с плотностью меньше 1 (озокерит) и до 20 г/см^3 и выше (осмистый иридий) Числовые зна­чения плотности помимо диагностических характеристик имеют практическое значение при оценке качества минерального сырья.

Твердость- характеризует поверхностную прочность минерала. Существует десятибалльная шкала твердости Мооса. в которой а качестве эталона принята твердость десяти минералов, располо­женных по возрастающей твердости Показатель твердости материала позволяет косвенно судить о механических свойствах горной породы

Минерал	Присущие им свойства	Твердость по Шкале Мооса	Показатель абсолютной Твердости шлифования
Тальк	Скоблится ногтем	1	0,03
Гипс	Царапается ногтем	2	1,25
Кальцит	Царапается медной монетой	3	4,5
Флюорит	Легко царапается столовым ножом	4	5,0
Апатит	Царапается ножом из твердой стали	5	6,5
Ортоклаз	Царапается напильником	6	37
Кварц	Царапает оконное стекло	7	120
Топаз	Не имеет бытовых аналогов	8	175
Корунд	Не имеет бытовых аналогов	9	1000
Алмаз	Не имеет бытовых аналогов	10	140000

Спайность - способность минералов раскалываться по опре­деленным направлениям с образованием гладких зеркальных поверхностей - плоскостей спайности. Одни минералы легко расщеп­ляются на тончайшие пластинки в одном (например, слюда) или не­скольких направлениях, у других она проявляется плохо или совсем отсутствует. Спайность служит важным диагностическим признаком минералов и вместе с показателем твердости способствует пред­варительной оценке механических свойств каменных материалов

Излом - характеристика неровной поверхности раскола мине­рала, прошедшего не по направлениям спайности

Среди разнообразных видов излома выделяют ровный ступенчатый, неровный, раковистый, занозистый, землистый и др.

Окраска - важный диагностический признак минералов; кроме того, он имеет определяющее значение для декоративной характе­ристики природного камня Окраска обусловлена присутствием кра­сящих элементов (хромофор) в составе минерала, в частности. О, Мп. Ре и др.. или посторонних тонко окрашенных примесей.

Блеск - возникает в результате отражения световых лучей от поверхности минерала и имеет важное диагностическое значение. Одновременно он является характеристикой декоративных или ювелирных достоинств минерала. Блеск появляется под влиянием показателя преломления светового пуча при прохождении в кри­сталлической среде минерала и коэффициента его поглощения данной средой При небольшом показателе преломления у про­зрачных минералов возникает очень сильный алмазный (неметал­лический) блеск. В природе преобладают минералы со стеклянным блеском, имеющие средние показатели преломления 1,3..1,9.